微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室发表题为“基于氮化镓量子点薄膜的导电二氧化氮气体传感器”的研究论文

微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室在《Sensors and Actuators B: Chemical》（SCI一区 IF 9.221）发表题为“基于氮化镓量子点薄膜的导电二氧化氮气体传感器”（Conductometric nitrogen dioxide gas sensor based on gallium nitride quantum dots film）的研究论文。二氧化氮(NO₂)本身就是具有毒性的，吸入过量后，轻则造成咳嗽、呼吸困难、胸闷等症状，重则引发肺水肿、损害呼吸道。NO₂还是对流层大气中重要的污染物，在大气复合污染等过程中起着重要作用，因此开发具有高稳定性、高选择性、低检测限的NO₂气体传感器对人类健康和大气污染防控具有重要意义。氮化镓(GaN)以其高的载流子迁移率、高的表面能和化学活性、优良的化学稳定性和热稳定性，在气敏传感领域具有广阔的发展前景。

在本工作中，我们通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）设计了一种GaN量子点（QDs）薄膜，以增强其与NO₂的相互作用能力。形态和结构表征结果表明，许多直径在2 nm左右的超小量子点堆积形成较大尺寸的量子点，并证实了GaN QDs薄膜中空位的存在。该GaN QDs薄膜气体传感器在室温时显示出超高的电子迁移率，有利于气敏传感，实验表明该传感器对NO₂表现出较低的检测限(5 ppb)，比其他基于GaN的传感器具有更优越的气敏性能。此外，该传感器利用MOCVD技术实现了高选择性、可重复性和稳定性，可以实现结构和形态的精确控制，因此该传感器有望实现快速工业化。

课题组韩丹副教授为本工作第一作者，桑胜波教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、山西省重点研发计划的大力支持。